1、非高炉炼铁技术的发展方向和策略非高炉炼铁技术的发展方向和策略周渝生周渝生 钱晖钱晖 张友平张友平 冯华堂冯华堂 宝钢集团公司宝钢集团公司20081012一、一、能源能源市场最近的发展动态市场最近的发展动态二、竖炉直接还原二、竖炉直接还原气源气源的发展的发展三、煤气利用方向对三、煤气利用方向对经济效益经济效益的影响的影响四、竖炉直接还原四、竖炉直接还原技术技术的新发展的新发展五、印度鲁奇五、印度鲁奇 HYLSA法煤气化生法煤气化生 产直接还原工程产直接还原工程进展进展六、一种竖炉直接还原的组合六、一种竖炉直接还原的组合方案方案七、七、熔融还原炼铁工艺熔融还原炼铁工艺的发展的发展 八、结论八、结论
2、一、一、能源能源市场最近的发展动态市场最近的发展动态上半年国内焦煤焦炭价格累计暴上半年国内焦煤焦炭价格累计暴涨了一倍。当前是不用焦炭的直接涨了一倍。当前是不用焦炭的直接还原炼铁技术发展的大好机遇还原炼铁技术发展的大好机遇20082008上半年我国产焦炭上半年我国产焦炭1.723亿吨，同比增长亿吨，同比增长11.42。6月末，山西、山东、河北月末，山西、山东、河北一级冶金焦出一级冶金焦出厂含税价超出厂含税价超出3000元元/吨吨，刷新历史纪录。，刷新历史纪录。6月份，月份，我国常规冶金焦出口离岸价为我国常规冶金焦出口离岸价为600680美元美元/吨吨（含（含关税关税25），环比上涨），环比上涨3
3、090美元美元/吨。吨。今年今年上半年，国内上半年，国内炼焦煤到厂含税价从年初的炼焦煤到厂含税价从年初的不足不足1000元元/吨上涨到吨上涨到6月的月的2000元元/吨，吨，焦炭价格累焦炭价格累计涨幅则达计涨幅则达1400140015001500元元/吨吨，全部外购焦炭的钢，全部外购焦炭的钢铁企业吨钢成本增加了铁企业吨钢成本增加了620620660660元元/吨。吨。一、一、能源能源市场最近的发展动态市场最近的发展动态 鉴于国际石油天然气持续涨价的严峻鉴于国际石油天然气持续涨价的严峻形势（形势（近十近十年油价已经上涨了年油价已经上涨了5 57 7倍倍），国家发改委网站上的），国家发改委网站上的
4、资料说，资料说，当前国内的天然当前国内的天然气价格仅为国际市场价的气价格仅为国际市场价的29%,29%,中国的天然气价格还需要提高两倍以上，才能中国的天然气价格还需要提高两倍以上，才能按照市场规律与国际接轨，这是能源价格改革的方按照市场规律与国际接轨，这是能源价格改革的方向向。国内天然气持续涨价乃大势所趋，国内天然气持续涨价乃大势所趋，国内优质非国内优质非焦煤的价格十年仅上涨了一倍，为了保持竞争力，焦煤的价格十年仅上涨了一倍，为了保持竞争力，宝钢应抓紧开发利用亷价粉煤制气作替代能源发展宝钢应抓紧开发利用亷价粉煤制气作替代能源发展生产，应将对外购天然气的需求或依赖性减至最低。生产，应将对外购天然
5、气的需求或依赖性减至最低。20052005年出台的年出台的钢铁产业发展政策钢铁产业发展政策把发展循环经把发展循环经济作为重要内容，明确规定济作为重要内容，明确规定“500500万吨以上规模的钢万吨以上规模的钢铁企业，要努力做到电力自供有余，实现外供铁企业，要努力做到电力自供有余，实现外供”。一、一、能源能源市场最近的发展动态市场最近的发展动态逐年变化的石油价格走势曲线逐年变化的石油价格走势曲线0 0404080801201201601602002002402401997199719991999200120012003200320052005200720072009200920112011年份年
6、份石油价格（美元/桶）石油价格（美元/桶）近十年油价已经涨了近十年油价已经涨了57倍，倍，高盛预测高盛预测2年内将涨到年内将涨到200美元。美元。一、一、能源能源市场最近的发展动态市场最近的发展动态上海市工业用及车用天然气价格变化趋势图上海市工业用及车用天然气价格变化趋势图0 01 12 23 34 45 51999199920042004200620062007200720082008年度年度天然气价格（元/m3）天然气价格（元/m3）20072007年比年比20062006年上涨了年上涨了19%(19%(2.0-2.502.0-2.50元元/m/m3)。20072007年年1111月月10
7、10日日上海市的工业用天然气价格上海市的工业用天然气价格已由已由2.602.60元元/m/m3 3上上涨到涨到3 3元元/m/m3 3，比比20062006年又上涨了年又上涨了16.38%16.38%，比，比20052005年上涨了年上涨了50%50%。20082008年年6 6月月上海市的机动车用天然气价格上海市的机动车用天然气价格已由已由2.602.60元元/m/m3 3上上涨到涨到4.64.6元元/m/m3 3上海市的天然气的价格在逐渐提高，这是能上海市的天然气的价格在逐渐提高，这是能源价格改革按照市场规律与国际接轨的结果源价格改革按照市场规律与国际接轨的结果一、一、能源能源市场最近的发
8、展动态市场最近的发展动态国际市场天然气价格的变化趋势国际市场天然气价格的变化趋势重废钢的价格决定重废钢的价格决定HBI和和DRI的市场价格的市场价格0708年间涨了一倍年间涨了一倍直接还原厂的效益改善，投资回收期直接还原厂的效益改善，投资回收期缩短，有利于炼铁新工艺技术发展缩短，有利于炼铁新工艺技术发展20052005年出台的年出台的钢铁产业发展政策钢铁产业发展政策把发展循把发展循环经济作为重要内容，环经济作为重要内容，20072007年年1 1月月1616日中国国家发日中国国家发改委率先改革天然气价格形成机制（与国际市场价改委率先改革天然气价格形成机制（与国际市场价格挂钩）的改革。格挂钩）的
9、改革。因此浦钢罗泾厂区因此浦钢罗泾厂区用粉煤就地气化生产海绵铁用粉煤就地气化生产海绵铁增加产能解决全厂煤气平衡是正确方向增加产能解决全厂煤气平衡是正确方向。这不仅是。这不仅是从企业经济利益考虑，而且是从企业经济利益考虑，而且是从企业能源安全和战从企业能源安全和战略能源储备方面考虑略能源储备方面考虑。前车之鉴，上世纪九十年代，。前车之鉴，上世纪九十年代，美国就有一批严重依赖天然气为主要能源的钢铁企美国就有一批严重依赖天然气为主要能源的钢铁企业因天然气涨价超过业因天然气涨价超过3 3倍而破产。倍而破产。一、一、能源能源市场最近的发展动态市场最近的发展动态日益昂贵的焦炭和天然气价格迫使人日益昂贵的焦
10、炭和天然气价格迫使人们开始考虑研究用本地容易获得、相对们开始考虑研究用本地容易获得、相对廉价的优质非焦煤代替焦炭来炼铁的新廉价的优质非焦煤代替焦炭来炼铁的新技术方案技术方案!（1 1）20072007年世界直接还原铁的产量年世界直接还原铁的产量 20072007年世界直接还原铁产量达年世界直接还原铁产量达67226722万吨，占总铁产量万吨，占总铁产量7.47.4。受全球钢铁工业强劲发展的支撑，中东、印度、俄罗斯等一受全球钢铁工业强劲发展的支撑，中东、印度、俄罗斯等一批新建直接还原铁厂陆续投产。分别为：俄罗斯批新建直接还原铁厂陆续投产。分别为：俄罗斯LebedinskyllLebedinsky
11、ll设备，年产能设备，年产能140140万吨；卡塔尔钢公司一套年产能万吨；卡塔尔钢公司一套年产能150150万吨；埃及万吨；埃及苏伊士钢铁公司一台年产能苏伊士钢铁公司一台年产能195195万吨万吨HYLHYL工艺设备；印度工艺设备；印度Jindal Jindal 公司的年产能公司的年产能190190万吨万吨HYLHYL工艺及鲁奇煤制气工艺及鲁奇煤制气JPSLJPSL设设备；备；Abu Dhabi GHC-2Abu Dhabi GHC-2公司公司2 2座采用年产能座采用年产能160160万吨万吨HYLHYL工艺工艺设备。工艺设备。设备。工艺设备。印度已连续印度已连续5 5年保持是世界第一的直接还
12、原铁生产国年保持是世界第一的直接还原铁生产国，产量，产量为为19061906万吨，占世界总产量的四分之一，万吨，占世界总产量的四分之一，委内瑞拉第二，委内瑞拉第二，产量为产量为771771万吨，产量连续两年下降；万吨，产量连续两年下降；伊朗第三伊朗第三，产量为，产量为744744万吨。万吨。按直接还原铁生产工艺分，按直接还原铁生产工艺分，MIDREXMIDREX工艺的产量为工艺的产量为39723972万吨，万吨，占世界总产量的占世界总产量的59.159.1；在印度、南非和中国等煤基；在印度、南非和中国等煤基回转窑回转窑工艺工艺产量占世界产量的产量占世界产量的22.222.2，但煤基直接还原工艺
13、大部分规模较小，但煤基直接还原工艺大部分规模较小，能耗也较高。；能耗也较高。；其次为其次为HYLSAHYLSA工艺，产量为工艺，产量为11301130万吨，占世界产万吨，占世界产量的量的16.816.8。二、直接还原二、直接还原技术技术的新发展的新发展二、煤基直接还原工艺评价二、煤基直接还原工艺评价 煤基直接还原工艺中产能最大的是转底炉工艺，干煤基直接还原工艺中产能最大的是转底炉工艺，干铁法（铁法（Dryiron）是美国）是美国Maomee研究工艺公司开发研究工艺公司开发的，目的是处理钢铁厂含铁尘泥等废料和生产的，目的是处理钢铁厂含铁尘泥等废料和生产DRI。该工艺最大特点是使用干压块技术把氧化
14、铁粉、煤粉该工艺最大特点是使用干压块技术把氧化铁粉、煤粉的混合物制成团块。造成生球后不需要干燥和焙烧直的混合物制成团块。造成生球后不需要干燥和焙烧直接入炉。干铁法的另一个特点是所造成的球大小均匀，接入炉。干铁法的另一个特点是所造成的球大小均匀，密度均匀。除了干铁法，转底炉工艺还有密度均匀。除了干铁法，转底炉工艺还有FASTMET法等，单炉产能最大可达法等，单炉产能最大可达50万万t/a，转底炉工艺在处，转底炉工艺在处理钢厂含重金属粉尘方面有了广泛的应用。理钢厂含重金属粉尘方面有了广泛的应用。DRyIron Process转底炉Oxide and Reductant StorageMixerFe
15、ederDischargeScrewBriquetterDRICanistersAfterburnerCombustionAirRotary HearthBedRotary HearthFurnaceBaghouseHeatExchanger二、煤基直接还原工艺评价二、煤基直接还原工艺评价 隧道窑是欧洲开发的专门用于生产高附加值的粉末冶金铁粉隧道窑是欧洲开发的专门用于生产高附加值的粉末冶金铁粉的主要工艺手段，其产品用于汽车家电复杂机械零件的粉末冶的主要工艺手段，其产品用于汽车家电复杂机械零件的粉末冶金制品、美国普兰特惠特尼公司用隧道窑生产金制品、美国普兰特惠特尼公司用隧道窑生产IN-100高温
16、合高温合金粉末制成的飞机发动机涡轮盘用于金粉末制成的飞机发动机涡轮盘用于F16战斗机。战斗机。由于正规设计的由于正规设计的直接还原隧道窑长达直接还原隧道窑长达160270米，产能小米，产能小（单窑最大年产（单窑最大年产6万吨）热损失大、能耗很高，劳动生产率低等万吨）热损失大、能耗很高，劳动生产率低等技术经济等原因，国外早已不用它生产炼钢用技术经济等原因，国外早已不用它生产炼钢用DRI了了。瑞典。瑞典Hoganas公司的固体碳还原铁粉工艺流程见附图。公司的固体碳还原铁粉工艺流程见附图。目前国内外目前国内外生产粉末冶金铁粉的原料要求用低杂质含量含铁达生产粉末冶金铁粉的原料要求用低杂质含量含铁达70
17、 以上，以上，隧道窑产出的海绵铁粉含碳氧高，非金属夹杂物多，还要用氢隧道窑产出的海绵铁粉含碳氧高，非金属夹杂物多，还要用氢气进行精还原脱氧脱碳（由含气进行精还原脱氧脱碳（由含97%Fe、0.2%C、2%O,达到含达到含99.2%Fe、0.02%C、0.2%O,），提高其铁粉质量达到国标水），提高其铁粉质量达到国标水平。平。用低效率高能耗的隧道窑来处理钢厂废粉尘或普通铁精矿用低效率高能耗的隧道窑来处理钢厂废粉尘或普通铁精矿粉生产高炉原料或炼钢原料级粉生产高炉原料或炼钢原料级DRI是极不经济的是极不经济的。二、煤基直接还原工艺评价二、煤基直接还原工艺评价 瑞典瑞典Hoganas公司的固体碳还原铁粉
18、公司的固体碳还原铁粉隧道窑工艺流程隧道窑工艺流程 各种直接还原工艺比较表各种直接还原工艺比较表 直接还原工艺直接还原工艺名称名称还原剂还原剂反应器反应器类型类型能耗能耗GJ/t DRIGJ/t DRI单炉产能单炉产能万万t/at/a总产能总产能万万t/at/aMIDREXMIDREX天然气天然气竖炉竖炉111118018037923792HYL 3HYL 3天然气天然气竖炉竖炉111119019011701170FINMETFINMET天然气天然气流化床流化床14145050200200INMETCOINMETCO煤煤 天然气天然气转底炉转底炉16167 71010DRYIRONDRYIRON
19、煤煤 天然气天然气转底炉转底炉151514-5014-50100100FASTMETFASTMET煤煤 天然气天然气转底炉转底炉151514-5014-508080DRC DRC 回转窑回转窑煤煤回转窑回转窑202015154040SL/RNSL/RN回转窑回转窑煤煤回转窑回转窑18181515100100隧道窑隧道窑煤煤隧道窑隧道窑25-3025-301-41-42020二、煤基直接还原工艺评价二、煤基直接还原工艺评价 废钢越来越难以满足要求，对直接还原工艺节能环保的要求也越来越高，所以加快工艺完善废钢越来越难以满足要求，对直接还原工艺节能环保的要求也越来越高，所以加快工艺完善的步伐迫在眉睫
20、。任何一个直接还原工厂是否具有经济上长期生存能力，取决于能源供给和的步伐迫在眉睫。任何一个直接还原工厂是否具有经济上长期生存能力，取决于能源供给和市场是否有保障，价格是否低廉。工艺市场是否有保障，价格是否低廉。工艺是否是否不断成熟和向大型化发展。不断成熟和向大型化发展。二、竖炉直接还原气源的发展二、竖炉直接还原气源的发展 根据我国缺石油，天然气贫乏，非焦煤资源丰富、根据我国缺石油，天然气贫乏，非焦煤资源丰富、价廉的特点，中国钢铁企业采用粉煤就地气化生产海价廉的特点，中国钢铁企业采用粉煤就地气化生产海绵铁，增加产能解决全厂煤气平衡是正确方向。这不绵铁，增加产能解决全厂煤气平衡是正确方向。这不仅是
21、从企业经济利益考虑，而且是从企业能源安全和仅是从企业经济利益考虑，而且是从企业能源安全和战略能源储备方面考虑。前车之鉴，上世纪九十年代，战略能源储备方面考虑。前车之鉴，上世纪九十年代，美国就有一批严重依赖天然气为主要能源的钢铁企业美国就有一批严重依赖天然气为主要能源的钢铁企业因天然气涨价超过因天然气涨价超过3倍而破产。倍而破产。目前粉煤气化目前粉煤气化-竖炉生竖炉生产海绵铁联合工艺需要较高的基础设施和设备投资费产海绵铁联合工艺需要较高的基础设施和设备投资费用，但是由于技术的进步和直接还原铁价格的上涨，用，但是由于技术的进步和直接还原铁价格的上涨，盈亏平衡点规模已经降低到盈亏平衡点规模已经降低到
22、50万万t/a以下。已经是一以下。已经是一种技术经济上可行的、清洁生产的炼铁方案。种技术经济上可行的、清洁生产的炼铁方案。钢铁厂钢铁厂生产直接还原铁应优先利用钢铁联合企业生产直接还原铁应优先利用钢铁联合企业中回收利用的剩余煤气中回收利用的剩余煤气：高炉煤气：高炉煤气(BFG),焦炉煤气焦炉煤气(COG)和转炉煤气和转炉煤气(BOFG)，然后考虑用非焦煤制气，然后考虑用非焦煤制气来补充直接还原炉所需煤气。来补充直接还原炉所需煤气。建设竖炉直接还原设备首先应考虑企业自身发展建设竖炉直接还原设备首先应考虑企业自身发展的需求的需求，除非有长期销售供货协议，一般不宜考虑外，除非有长期销售供货协议，一般不
23、宜考虑外销；为了投入产出最大化，应优先考虑销；为了投入产出最大化，应优先考虑充分利用本地充分利用本地区可大量稳定获得的性价比最高的原燃料区可大量稳定获得的性价比最高的原燃料，应充分考，应充分考虑虑规模效益规模效益对成本的影响。对成本的影响。二、竖炉直接还原气源的发展二、竖炉直接还原气源的发展三、煤气利用方向对经济效益的影响三、煤气利用方向对经济效益的影响 1m3 COREX煤气用于不同的使用方向产出的经济效益是不同的。以中等热值煤气COREX煤气为例，用于不同用途经济效益分析如下：A)生产海绵铁。生产海绵铁。生产1t海绵铁需净消耗COREX煤气约1500m3，总成本1850元/t，海绵铁的市场
24、价格与优质废钢相当(4400元/t)，目前用用COREX煤气生产海绵铁代替废钢产生的的价值高于煤气生产海绵铁代替废钢产生的的价值高于1.70元元/m3。B)作气体燃料。作气体燃料。COREX干煤气低位发热值约8000kJ/m3 左右，燃烧性能很好，可直接做加热炉燃料。上海市工业用天然气的价格3.0元/m3，热值，用 COREX煤气顶替天然气，考虑热值与加热炉效率诸因素，约需4.5m3 COREX煤气顶替1m3天然气，COREX煤气作气体燃料的经济价值约为煤气作气体燃料的经济价值约为0.67元元/m3。C)用于用于CCPP发电。发电。煤气是燃气轮机发电的良好燃料，热电转化效率在43-46%范围，
25、1m3 COREX煤气约可转化成接近1kWh电力。下网电价0.53元/kWh，COREX煤气用于发电，1kWh电用煤气约1m3，燃料费占发电成本的70-75%，COREX煤气发电的经济价值约煤气发电的经济价值约0.38元元/m3。D)可用于生产化工产品甲醇可用于生产化工产品甲醇，其投资很高、市场价格波动很大、跨行业经营，有较大风险。有较大风险。COREX煤气用于生产海绵铁的价值为用作气体燃料的煤气用于生产海绵铁的价值为用作气体燃料的2.54倍，为用于倍，为用于CCPP发电的发电的4.47倍。倍。COREX煤气用于生产海绵铁取得的经济效益最好。煤气用于生产海绵铁取得的经济效益最好。New DRI
26、 Technology Coal-Gasifier based Reduction will use coal instead of natural gas.三、煤气利用方向对经济效益的影响三、煤气利用方向对经济效益的影响（1 1）气基竖炉直接还原炼铁法的能耗与生产率改善的）气基竖炉直接还原炼铁法的能耗与生产率改善的技术进步技术进步 气基气基直接还原炼铁装置不需要象高炉配套建设的大直接还原炼铁装置不需要象高炉配套建设的大规模的烧结、炼焦设备投资，也规模的烧结、炼焦设备投资，也不需要焦炭、焦煤不需要焦炭、焦煤，因此，在以出产天然气的发展中国家为中心，蓬勃发因此，在以出产天然气的发展中国家为中心，
27、蓬勃发展起气基竖炉炼铁的铁源设施。近年，钢铁企业对于展起气基竖炉炼铁的铁源设施。近年，钢铁企业对于低灰分的洁净铁源的需求量正在日益增大，将直接还低灰分的洁净铁源的需求量正在日益增大，将直接还原铁作为废钢的优质替代品。由于原铁作为废钢的优质替代品。由于HBIHBI技术的开发，海技术的开发，海上运输直接还原铁成为可能，开辟了世界范围的市场。上运输直接还原铁成为可能，开辟了世界范围的市场。由于最近的优质钢材需求量的增大，建设气基竖炉直由于最近的优质钢材需求量的增大，建设气基竖炉直原铁装置的需求也在日益高涨。原铁装置的需求也在日益高涨。四、竖炉直接还原四、竖炉直接还原技术技术的新发展的新发展 气基气基
28、直接还原炼铁法技术发展过程中，直接还原炼铁法技术发展过程中，直接还原直接还原铁竖炉的生产率的持续性改善铁竖炉的生产率的持续性改善的贡献最大的贡献最大。近近3030年竖年竖炉内的炉内的COCO和和H H2 2利用率的提高幅度达到利用率的提高幅度达到2525以上以上，对，对竖竖炉生产率炉生产率和和单耗单耗的改善贡献很大。依靠提高还原气体的改善贡献很大。依靠提高还原气体的温度、压力，对原料质量的控制、竖炉内煤气流的的温度、压力，对原料质量的控制、竖炉内煤气流的均匀分布、改善固气接触等使均匀分布、改善固气接触等使COCO和和H H2 2气的消耗量减气的消耗量减少。少。上世纪上世纪7070年代竖炉的还原
29、气的温度为年代竖炉的还原气的温度为780780，到到9090年代提高至年代提高至850850，竖炉的生产率约提高了，竖炉的生产率约提高了1313。到到9090年代后期，通过对原料球团施行水泥喷涂包覆，年代后期，通过对原料球团施行水泥喷涂包覆，还原气的温度可提高到还原气的温度可提高到930930，竖炉的生产率进一步，竖炉的生产率进一步提高了约提高了约1111 。这些改善是在没有变更直接还原竖这些改善是在没有变更直接还原竖炉的内部机械结构下实现的。炉的内部机械结构下实现的。四、竖炉直接还原四、竖炉直接还原技术技术的新发展的新发展上世纪上世纪9090年代后期开始，重点逐步放到了借助吹氧年代后期开始，
30、重点逐步放到了借助吹氧进一步提高竖炉还原层温度进一步提高竖炉还原层温度的技术的技术。这。这项技术项技术是是将高将高纯度的氧气纯度的氧气(12(1220Nm320Nm3t tDRI)DRI)吹入吹入含有甲烷的含有甲烷的高高温还原气中温还原气中，使，使还原气体温度还原气体温度达到达到约约10001000，进入竖，进入竖炉的煤气温度达炉的煤气温度达900900以上，使竖炉的生产率约提高以上，使竖炉的生产率约提高了了2020，节能，节能5 5。再向热煤气加入少量氧气，借助再向热煤气加入少量氧气，借助天然气的部分氧化生成更高温度的还原气体。这种升天然气的部分氧化生成更高温度的还原气体。这种升温使用了特别
31、设计的燃烧器使氧和天然气部分燃烧。温使用了特别设计的燃烧器使氧和天然气部分燃烧。这项技术进一步发展成为这项技术进一步发展成为NGCOGNGCOG竖炉竖炉的自重整技术的自重整技术-ZRZR,不必增设重整炉而提高不必增设重整炉而提高了了竖炉生产率竖炉生产率、降低了投、降低了投资。资。四四、竖炉直接还原、竖炉直接还原技术技术的新发展的新发展(2).HYL ZR 零重整直接还原工艺零重整直接还原工艺 ZR精简了投资大、精简了投资大、能耗高的天然气裂解能耗高的天然气裂解加热工序加热工序 New DRI Technology-Oxygen Injection increases productivity
32、by 20%and reduce energy consumption by 5%.Oxygen InjectionPartial Combustion四四、竖炉直接还原、竖炉直接还原技术技术的新发展的新发展 New DRI Technology A Reformer-less Process uses the in-situ reforming of the produced DRI to reduce energy consumption.炉内重整可节能炉内重整可节能四、竖炉直接还原四、竖炉直接还原技术技术的新发展的新发展现在直接还原铁竖炉的利用系数已可达到现在直接还原铁竖炉的利用系数已可
33、达到162t/m162t/m2 2d,d,比大型高炉的最高产能（比大型高炉的最高产能（70t/m70t/m2 2d d）高出）高出1.311.31倍。倍。现有主要炼铁方法的生产率指标比较表现有主要炼铁方法的生产率指标比较表 项目项目HYLHYL竖炉竖炉MIDREXMIDREX竖炉竖炉大型大型高炉高炉小高炉小高炉COREXCOREXFINEXFINEXHISMELTHISMELT工作压力工作压力/MPa/MPa0.80.80.30.30.250.250.10.10.40.40.40.40.080.08最大产铁能最大产铁能力力/万万t/at/a190190170170400400808015015
34、01501506060最大利用系最大利用系数数/t/m2d/t/m2d16216211211270706363606060605050生产率比较生产率比较2.32.31.61.61.01.00.90.90.90.90.90.90.70.7四、竖炉直接还原四、竖炉直接还原技术技术的新发展的新发展大型高炉的生产率可达到大型高炉的生产率可达到6 67 77070t/mt/m2 2d d35768910405010015020025040 t/md50 t/md60 t/md70 t/md80 t/mdHearth Diameter mMelting Rate t/hC-1000C-2000C-300
35、0ISCOR 40 t/hJINDAL 115 t/hPOSCO 100 t/hSALDANHA80 t/hKEHL 6 t/hSpecific Melting Rate t/mdBAOSTEEL 180 t/hCOREX-DevelopmentCOREX 3000COREX 3000的生产率可达到的生产率可达到6060t/mt/m2 2d d1.35MtDRI/a(0.8MPa)（3 3）直接还原竖炉的热）直接还原竖炉的热DRIDRI输送装炉技术的发展输送装炉技术的发展前面介绍的是竖炉冶炼装置的发展和技术进步，前面介绍的是竖炉冶炼装置的发展和技术进步，正在实施的正在实施的将下游的炼钢过程也包
36、含在内的提高生产将下游的炼钢过程也包含在内的提高生产率和降低单位能耗的为目标率和降低单位能耗的为目标的技术改进方案。的技术改进方案。作为把竖炉生产的作为把竖炉生产的700700以上的高温还原铁输送以上的高温还原铁输送往下游炼钢设备的方法，往下游炼钢设备的方法，HYLHYL开发了借助气力输送的开发了借助气力输送的HYTEMMPHYTEMMP工艺，工艺，MIDREXMIDREX开发了用带式输送机借助重力开发了用带式输送机借助重力供给炼钢设备的供给炼钢设备的HOTLINKHOTLINK技术。技术。通过装入通过装入100%100%的高温的高温DRIDRI，炼钢直接有下列效果：，炼钢直接有下列效果：电弧
37、炉电弧炉吨钢电耗降低吨钢电耗降低120120140kWh140kWh；电弧炉的电弧炉的电电极消耗减少极消耗减少0.50.50.6kg0.6kgt t钢钢；四、竖炉直接还原四、竖炉直接还原技术技术的新发展的新发展四、竖炉直接还原四、竖炉直接还原技术技术的新发展的新发展New DRI Technology-Hot Discharge of DRI conserves electric melting energy.DRI热装可节能热装可节能四、竖炉直接还原四、竖炉直接还原技术技术的新发展的新发展四、竖炉直接还原四、竖炉直接还原技术技术的新发展的新发展 DRI热装可使电弧炉的产量增加，电气系统小型化
38、，热装可使电弧炉的产量增加，电气系统小型化，并且有减少输送和贮存过程中的再氧化、粉化等间接并且有减少输送和贮存过程中的再氧化、粉化等间接效果。效果。为了应付定期维修的时间安排与下游的炼钢设备为了应付定期维修的时间安排与下游的炼钢设备的突发性停炉，需要设计经由旁路，将向炼钢设备的突发性停炉，需要设计经由旁路，将向炼钢设备(如如电炉电炉)的供料系统中贮存的的供料系统中贮存的DRI通过产物冷却器将高温通过产物冷却器将高温直接还原铁冷却成直接还原铁冷却成冷冷DRI，或者用，或者用对辊制团机制成对辊制团机制成HBI再排出供储存或运输。再排出供储存或运输。四、竖炉直接还原四、竖炉直接还原技术技术的新发展的
39、新发展 The computer model indicated the optimum amount of Lump Ore for each DR Unit.Contribution,US$/Calendar hry=-0.6367x2+19.258x+4304.9350036003700380039004000410042004300440045000102030405060Lump,%ContributionPoly.(Contribution)DR-3Contribution,US$/Calendar hry=-0.2983x2+15.07x+1315.510001100120013
40、0014001500160017001800190020000102030405060Lump,%ContributionPoly.(Contribution)DR-2四、竖炉直接还原四、竖炉直接还原技术技术的新发展的新发展By Dr.Gregory LudkovskyArcelor Mittal SteelMeeting the Challenge of Increasing Steel Production 据文献报道及技术交流，印度据文献报道及技术交流，印度JindalJindal公司在奥里萨邦公司在奥里萨邦用鲁奇煤气化工艺与用鲁奇煤气化工艺与HYLSA 4M DRHYLSA 4M DR
41、竖炉联合生产竖炉联合生产DRIDRI，HYLHYL与与DaneliDaneli一起负责该项目设计，一起负责该项目设计，JPSLJPSL的海绵铁项目项目的海绵铁项目项目设计产设计产量为量为190190万万t tDRI/aDRI/a ，预计，预计20102010年投产。鲁奇煤制气法的煤年投产。鲁奇煤制气法的煤气成分：气成分：COCO：2424 ，H H2 2：39 39，CHCH4 4+CmHn+CmHn：10 10，H H2 2+CO/CO+CO/CO2 2+H+H2 2O O为为2.22.2。计划。计划20102010年投产。年投产。印度印度JPSLJPSL的的HYL HYL 与鲁奇煤气化工艺
42、连接时，与鲁奇煤气化工艺连接时，合成气消耗为合成气消耗为849m849m3 3/tDRI/tDRI（相当于（相当于9.25GJ/tDRI9.25GJ/tDRI），），合成气温度为合成气温度为4040，压力为压力为27.5kg/cm27.5kg/cm2 2，循环气量为循环气量为1800 m1800 m3 3，进，进HYLHYL还原炉的合成还原炉的合成煤气煤气成分为成分为39%H39%H2 2 ，2424 COCO，1010 CHCH4 4+CnHm+CnHm，2626 COCO2 2，0.30.3 H H2 2O O，0.2%N0.2%N2 2，H H2 2+CO/CO+CO/CO2 2+H+H
43、2 2O O2.4.2.4.五、五、印度鲁奇印度鲁奇 HYLSA法煤气化生产法煤气化生产 直接还原工程进展直接还原工程进展鲁奇炉是采用加压气化技术的一种炉型，气化强度高，但鲁奇炉是采用加压气化技术的一种炉型，气化强度高，但需使用块煤或型煤。目前南非、美国和中国共有近需使用块煤或型煤。目前南非、美国和中国共有近200多台工多台工业装置业装置,用于生产合成气的只有中国的用于生产合成气的只有中国的9台。台。鲁奇炉现已发展鲁奇炉现已发展到到Mark型，炉径为型，炉径为5.0m,每台产气量可达每台产气量可达10万万m3 3/h，已可满已可满足足9090万万t/at/a竖炉生产。竖炉生产。鲁奇炉由于出炉气
44、带有大量水分和鲁奇炉由于出炉气带有大量水分和煤焦油、苯和酚等，冷凝和洗涤下来的污水处理系统比较复杂。煤焦油、苯和酚等，冷凝和洗涤下来的污水处理系统比较复杂。生成气的组成生成气的组成(体积体积)约为：氢约为：氢37373939、一氧化碳、一氧化碳17171818、二、二氧化碳氧化碳3232、甲烷、甲烷8 810,10,经加工处理可用作城市煤气及合成气。经加工处理可用作城市煤气及合成气。据报道，英国煤气公司和鲁奇公司共同开发的据报道，英国煤气公司和鲁奇公司共同开发的BGLBGL炉，采用熔炉，采用熔融排渣技术融排渣技术,降低了蒸汽用量，提高气化强度并可将生成气中降低了蒸汽用量，提高气化强度并可将生成
45、气中的焦油、苯、酚和煤粉等喷回炉中气化的焦油、苯、酚和煤粉等喷回炉中气化?。由于鲁奇炉设备国由于鲁奇炉设备国产化率高，其投资要比产化率高，其投资要比SHELLSHELL法低法低4040 ，BGLBGL炉投资要比炉投资要比SHELLSHELL法低法低2020。五、五、印度鲁奇印度鲁奇 HYLSA法煤气化生产法煤气化生产 直接还原工程进展直接还原工程进展 宝钢研究院经过的科研提出过一个直接还原铁流宝钢研究院经过的科研提出过一个直接还原铁流程方案的建议：程方案的建议：一台干煤粉一台干煤粉2040 t/d SHELL煤气煤气化装置化装置,年操作时间气化按年操作时间气化按7200小时计生产能力按小时计生
46、产能力按16万万Nm3/h(CO+H2)计，计，竖炉年产能力可达竖炉年产能力可达135万吨万吨DRI。配套制氧机配套制氧机;50000m3/h。其中煤气化副产。其中煤气化副产4.2MPag,400过热蒸汽。加热炉燃料气采用竖炉过热蒸汽。加热炉燃料气采用竖炉尾气。尾气。六、一种竖炉直接还原的组合方案六、一种竖炉直接还原的组合方案六、一种竖炉直接还原的组合方案六、一种竖炉直接还原的组合方案七、熔融还原炼铁工艺的发展七、熔融还原炼铁工艺的发展 COREX熔融还原炼铁技术是钢铁工业的前沿技术之熔融还原炼铁技术是钢铁工业的前沿技术之一，是发展中的新炼铁技术，是一种用块煤和块矿直一，是发展中的新炼铁技术，
47、是一种用块煤和块矿直接生产热铁水的新工艺。由于该法可少用焦炭、环境接生产热铁水的新工艺。由于该法可少用焦炭、环境友好，污染物排放少因而受到世界各国的重视。该法友好，污染物排放少因而受到世界各国的重视。该法工业化生产成功是熔融还原技术的一次突破性进步，工业化生产成功是熔融还原技术的一次突破性进步，成为炼铁生产工艺的新模式。成为炼铁生产工艺的新模式。COREX工艺的研究开工艺的研究开发工作始于发工作始于1977年，在年，在20世纪世纪80年代初期进行了充分年代初期进行了充分的半工业试验，并于的半工业试验，并于1989年在南非伊斯科公司普雷陀年在南非伊斯科公司普雷陀利亚厂首次实现工业化应用。目前世界
48、上已经有五套利亚厂首次实现工业化应用。目前世界上已经有五套COREX装置在生产运行。装置在生产运行。七、熔融还原炼铁工艺的发展七、熔融还原炼铁工艺的发展 熔融还原的产品是铁水、炉渣，开发熔融还原的目熔融还原的产品是铁水、炉渣，开发熔融还原的目的是代替高炉生产铁水。的是代替高炉生产铁水。COREX法可以用和高炉一样的块状含铁原料，目前法可以用和高炉一样的块状含铁原料，目前南非、印度、韩国已有南非、印度、韩国已有4套设计年产能力套设计年产能力70万吨铁水万吨铁水的的COREX熔融还原工业生产装置，现在生产正常，熔融还原工业生产装置，现在生产正常，作业率可达作业率可达93，吨铁耗氧约，吨铁耗氧约55
49、0m3，耗煤约，耗煤约1100kg，同时副产大量中热值煤气，其产品铁水的成，同时副产大量中热值煤气，其产品铁水的成份和温度都与高炉基本相同。份和温度都与高炉基本相同。FINEX法法HIsmelt法可直接用粉矿作原料。法可直接用粉矿作原料。FINEX-3000建成后刚刚达到设计能力。有希望实现建成后刚刚达到设计能力。有希望实现工业规模生产的熔融还原技术有韩国的工业规模生产的熔融还原技术有韩国的FINEX法，澳法，澳大利亚的大利亚的HIsmelt法等。法等。七、熔融还原炼铁工艺的发展七、熔融还原炼铁工艺的发展 COREX法是一种受到青睐、容易获得官方批准的清法是一种受到青睐、容易获得官方批准的清洁
50、炼铁技术，宝钢率先引进了两套洁炼铁技术，宝钢率先引进了两套COREX技术和设备，技术和设备，消化吸收后有利于国内外推广应用。熔融还原技术还消化吸收后有利于国内外推广应用。熔融还原技术还在发展中，其他几种流程也将陆续工业化，虽然在发展中，其他几种流程也将陆续工业化，虽然 COREX工艺最先成功工艺最先成功,但不一定是最佳的工艺。但不一定是最佳的工艺。COREX利用了高炉炉缸和气基直接还原竖炉的成熟利用了高炉炉缸和气基直接还原竖炉的成熟设计，把高炉截为两截，使用块煤和块矿炼铁，所以设计，把高炉截为两截，使用块煤和块矿炼铁，所以成功地实现了工业化生产。宝钢成功地实现了工业化生产。宝钢COREX 30
